[發明專利]一種葉輪、切割方法及其應用

在審

• 申請號: 201710373121.4
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107228091A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 付威;葛杰;蔣敦軍;盧新全
• 申請（專利權）人: 新界泵業集團股份有限公司
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22;F04D29/66;B23D79/00
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙)33206
• 代理人: 周培培

技術領域

本發明涉及一種葉輪、切割方法及其應用。

背景技術

泵在運轉時，轉子上作用著軸向力。如果不采取措施來平衡軸向力，此軸向力會拉動轉子軸向串動，使動靜部件發生碰撞、摩擦，造成軸承損壞及相應零部件損壞，甚至斷軸而不能工作，嚴重影響泵的正常運行，造成的損壞或斷軸，需及時維修更換，增加了維修成本。

傳統平衡軸向力采用的措施有平衡孔、雙吸式葉輪、葉輪對稱布置、背葉片、平衡鼓、平衡盤等。采用平衡孔的措施時，必須在葉輪后蓋板上設密封環，常用于單級泵；采用雙吸式葉輪或葉輪對稱布置的措施時，只能用在特定結構的泵上；采用背葉片、平衡鼓、平衡盤等措施時，都是另外增加的裝置，增加了成本，使泵結構復雜，且故障率高。

要平衡軸向力，軸向力的準確計算至關重要。傳統軸向力計算大多采用經驗公式法和試驗法，軸向力經驗公式多種多樣，不同公式計算出來的軸向力大小不一樣甚至相差很大，而用試驗方法獲得最佳結構參數又將耗費大量時間精力。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的上述問題而提供一種葉輪、切割方法及其應用，通過對葉輪后蓋板進行特殊切割，使葉輪應用于泵、泵處于工作狀態時，能大為減少葉輪上產生的軸向力，避免增加零部件等措施平衡軸向力，減少額外成本的投入，也避免結構復雜，減輕產品重量，即減少了維修率，也減少了維修更換成本，還提高了泵的有效工作效率；此外，在不改變葉輪原有水力設計、不增加新裝置的基礎上，降低軸向力，提高產品壽命和運行可靠性，并提高泵的揚程。

本發明的上述技術目的主要是通過以下技術方案解決的：一種葉輪，包括前蓋板、后蓋板和設于前蓋板和后蓋板之間的復數片葉片，每片所述葉片的兩側分別與所述前蓋板和后蓋板形成連接，其特征在于所述后蓋板上設于若干切割缺口，每個所述切割缺口分別位于相鄰的兩片所述葉片之間，每個所述切割缺口都為三角形，所述三角形的兩邊為曲線邊、另一邊為直線邊，所述葉片I的背面與后端蓋外圓的交點為A點，位于所述葉片I彎曲方向的、相鄰的所述葉片II的工作面與后端蓋外圓的交點為B點，所述的一曲線邊為A點與B點之間的圓弧段AB，所述A點到所述葉片II工作面的垂線為AA′，所述另一曲線邊的一端點為C點，所述A點與C點的連線與所述垂線AA′之間的夾角為θ。

通過對葉輪后蓋板進行特殊切割，使葉輪應用于泵、泵處于工作狀態時，能大為減少葉輪上產生的軸向力，避免增加零部件等措施平衡軸向力，減少額外成本的投入，也避免結構復雜，即減少了維修率，也減少了維修更換成本，還提高了泵的有效工作效率。

在葉輪的后蓋板上切掉曲邊三角形形狀的切割缺口，通過三維建模，采用ANSYS-ICEM軟件劃分網格，將劃分好的網格模型導入ANSYS-CFX軟件進行數值模擬，得到不同切割量（即夾角θ取值不同角度）時，在不同流量下，建立流量-揚程曲線圖、流量-軸向力曲線圖；通過分析揚程曲線和軸向力曲線，綜合考慮，選取揚程較高、軸向力較低的切割量。本技術方案是在不改變葉輪原有水力設計，不增加新裝置的基礎上，降低軸向力，提高產品壽命和運行可靠性，并提高泵的揚程，節省材料，減輕產品重量。

作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發明采用如下技術措施：所述連線AC位于所述垂線AA′右側時，所述的夾角θ為負值，反之，所述連線AC位于所述垂線AA′左側時，所述的夾角θ為正值，所述夾角θ的取值區間為：-20°~20°。在不同取值前提下，通過分析揚程曲線和軸向力曲線，綜合考慮，選取揚程較高、軸向力較低的切割量。

常規的取值情況為：所述夾角θ值為-20°、-10°、0、10°、20°。常規的取值

一種葉輪的后蓋板切割方法，用于切割所述后蓋板上的切割缺口，每個所述切割缺口都為三角形，所述三角形的兩邊為曲線邊、另一邊為直線邊，其特征在于所述的步驟包括：

確定曲線邊AB：選取相鄰的葉片I和葉片II，分別確定A點和B點：所述葉片I的背面與后端蓋外圓的交點為A點，位于所述葉片I彎曲方向的、相鄰的所述葉片II的工作面與后端蓋外圓的交點為B點，所述圓弧段AB即為曲線邊AB；

確定基準垂線AA′：所述A點到所述葉片II工作面的垂線即為基準垂線AA′；

確定C點：所述C點位于所述葉片II背面上，所述BC為另一曲線邊，所述直線AC即為直線邊，所述直線AC與所述垂線AA′之間的夾角為θ；

切割缺口ABC；

重復上述步驟，依次切割各個所述切割缺口。